EP4011474A1 - Austreibung entzündlicher gase aus einem heiz/solekreislauf - Google Patents

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EP4011474A1
EP4011474A1 EP21212790.6A EP21212790A EP4011474A1 EP 4011474 A1 EP4011474 A1 EP 4011474A1 EP 21212790 A EP21212790 A EP 21212790A EP 4011474 A1 EP4011474 A1 EP 4011474A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
heat transfer
transfer fluid
expulsion
container
Prior art date
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Pending
Application number
EP21212790.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Arnold Wohlfeil
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vaillant GmbH
Original Assignee
Vaillant GmbH
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Publication date
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Publication of EP4011474A1 publication Critical patent/EP4011474A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B01D19/0005—Degasification of liquids with one or more auxiliary substances
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B01D19/0063—Regulation, control including valves and floats
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/10—Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
    • F24H15/12—Preventing or detecting fluid leakage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/08—Arrangements for drainage, venting or aerating
    • F24D19/082—Arrangements for drainage, venting or aerating for water heating systems
    • F24D19/083—Venting arrangements

Definitions

  • the invention relates to the expulsion of flammable gases in a heating circuit or cooling brine circuit. It is well known that heating circuits occasionally need to be bled as air can collect in the system. This usually happens due to leaks at elevated points in the heating circuit, where a leak in connection with negative pressure leads to air being sucked into the water circuit. In some cases, it is also air that is dissolved in top-up water and is released when it is heated. The same applies to brine-split systems in which there is brine in the heating circuit.
  • the double-walled heat exchanger could be dispensed with and if the working fluid that entered the heating or brine circuit could be safely separated in the event of leaks.
  • the working fluid to be separated can be present either in dissolved form or in the form of gas bubbles. In the case of gas bubbles, very small leaks are very fine gas bubbles.
  • the process of expulsion is used, which is state of the art, especially in the field of drinking water treatment and groundwater remediation.
  • this is on the DE 91 06 125 U1 , the DE 10 2006 056 188 A1 and the DE 10 2017 107 143 A1 referred.
  • Substances such as hydrocarbons, solvents or radon, air is pressed from below into a container filled with drinking water and removed again above the water level.
  • an empty volume is provided in the bubble column container as a calming zone above the mist or droplet separator, and a measuring device for continuous measurement of the concentration of combustible gas components and the pressure is provided in this calming zone. It is also provided that when the concentration rises towards the lower ignition limit, the quantity of deposition gas introduced is increased by the measurement signal being sent to a compressor whose delivery capacity is increased until the concentration of combustible gas components falls again. Provision is also made for the pressure measurement signal obtained to control a control valve for discharging the exhaust gas to be actuated via the measurement of the absolute pressure.
  • the liquid of the heating circuit or cooling brine circuit and the added gas flow are fed in the bubble column in co-current upwards or in counter-current downwards.
  • there is an exchange of substances between the gases dissolved in the liquid and the gas bubbles and on the other hand, the fine bubbles that have entered the liquid through the leak combine with the rising bubbles by coagulation.
  • the height of the bubble column is such that the gas bubbles of the expulsion gas increase in size as they rise and also combine with one another, ie coagulate.
  • the bubbles produced typically have a size between 2 and 5 millimeters and rise in the bubble column 7 at a speed that is slightly higher than the rise or fall speed of the flowing heat transfer fluid. In doing so, they release dissolved flammable components into the bubbles and the bubbles absorb dissolved flammable gas bubbles from the heat transfer fluid in the form of fine bubbles.
  • a homogeneous bubble regime is aimed for, if in rare cases larger amounts of flammable gas are to be expelled, the amount of bubbles can be increased to such an extent that a heterogeneous bubble regime arises, which improves the mass transfer, but also requires more compression energy.
  • the flow cross-sections are designed in such a way that the rate at which the bubbles rise exceeds that of the flowing liquid.
  • Typical container heights for the intended use are between 0.4 and 4 meters.
  • Pipelines in heating construction are usually designed for a flow rate of 0.5 to 5 meters per second.
  • the cross-section in the bubble column is to be widened in such a way that the flow rate of the liquid is typically 0.05 to 0.2 meters per second. Since part of the pipe cross-section is required for gas bubbles, the required container diameter increases accordingly for the rising liquid. In order to cover as large a control range as possible, the cross-sectional area of the vessel must be at least doubled in relation to the nominal flow rate of the liquid.
  • the liquid In the upper part of the bubble column, the liquid is drawn off through an overflow with a siphon.
  • the amount of expulsion gas it is important to ensure that the liquid in the bubble column is not displaced to such an extent when the amount is regulated by increasing the pressure that the overflow and the siphon will dry out.
  • An increase in the amount of expelled gas due to an increase in pressure must therefore be followed by a corresponding gas extraction, and the pressure conditions in the heating or brine circuit must be adjusted accordingly.
  • the concentration above the liquid separation is measured and the amount of gas is increased if necessary, which is done by controlling a compressor if one is used. If compressed air can be used, a pressure control valve can also simply be opened. However, the pressure conditions in the entire system must always be taken into account.
  • the heat transfer fluid in a bubble column (7) is brought into contact with gas bubbles upwards together with an expulsion gas in cocurrent. It is also possible that in different cases a changeover from countercurrent operation to direct current operation is provided.
  • the operation takes place in the bypass to the main flow of the heating and cooling brine circuit.
  • the operation takes place at regular time intervals, with the intervals being terminated if no flammable gas is determined in the measurement 15 .
  • Expulsion gas 4 is introduced into this bubble column container 3 by a compressor 5 and a gasifier 6 into the bubble column 7 .
  • overflow 8 which opens into a siphon 9 .
  • the freed from flammable gases heat transfer fluid is from the siphon 9, which is a gas seal forms deducted from the heat transfer fluid deduction 10 and fed back into the main stream via the three-way inlet valve 11 .
  • the degassed heat transfer fluid 12 is then used as intended.
  • the droplet separator 13 is located above the overflow 8 above the bubble column 7, above the droplet separator 13 there is a calming zone 14 with a device for measuring the concentration and pressure 15.
  • the pressure measurement regulates a pressure control valve which is connected to the exhaust gas stream 17, which checks the concentration measurement whether the concentration of flammable gases is below the flammable limit. Depending on the absolute pressure measured, the ignition limit after the expansion of the exhaust gas 17 must be taken into account.
  • a corresponding signal is given to the compressor 5, which increases or decreases the amount of deposition gas accordingly. If the maximum gas quantity that can be set is not sufficient to reliably avoid ignition, the circulation quantity of the heat transfer fluid must be reduced accordingly.
  • the exhaust gas can be safely vented to the outside.
  • the heat transfer fluid is fed in countercurrent to the waste gas.
  • the flow speed must be reduced accordingly to ensure that the bubbles always rise and that there are no stagnant areas.
  • the advantage here is that the residence time of the bubbles in the bubble column is longer and a higher mass transfer can be achieved.
  • the bubble column can therefore be dimensioned shortened.
  • the heat transfer fluid is thereby from above abandoned the siphon 9 and the overflow 8 and deducted below the task for waste gas in the hood 10.
  • the in 1 and 2 Arrangements shown can also be combined, so that in some cases countercurrent operation and in other cases parallel flow operation is possible, it can also be provided that only a partial flow is drawn off from the heating or cooling brine circuit and the expulsion of the flammable gas takes place in the bypass.
  • the corresponding pipeline connections are not shown here. It is also possible that the expulsion only takes place at intervals and is only continued if there are any flammable gases at all when the concentration in the separated expulsion gas is measured. It is also possible to increase the gas-liquid contact by packing or internals.

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Abstract

Austreibvorrichtung und Austreibverfahren für ein Wärmeträgerfluid der Klima-Heizungs-Lüftungstechnik, aufweisend einen als Blasensäule (7) ausgestalteten Behälter (3) mit zwei Anschlüssen für einen ein Wärmeträgerfluid-führenden Kreislauf und einem Anschluss für Austreibgas (4), Mittel zur Trennung von Gasbestandteilen und Flüssigkeit unter Zurückhaltung der Flüssigkeit im Wärmeträgerfluid-führenden Kreislauf, ferner mindestens einen Abzug für abgeschiedene Gasbestandteile (12), wobei ein Abzug für Austreibgas im oberen Bereich des Behälters (3) vorgesehen ist, im unteren Bereich des Behälters (3) eine Aufgabevorrichtung für Wärmeträgerfluid und eine Aufgabevorrichtung (6) für Abtreibgas (4) vorgesehen sind, im oberen Bereich des Behälters eine Auffangvorrichtung (8, 9) für Wärmeträgerfluid vorgesehen ist, die Auffangvorrichtung für Wärmeträgerfluid mit einem Abzug (10) für Wärmeträgerfluid aus dem Behälter (3) verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft die Austreibung entzündlicher Gase in einem Heizungskreislauf oder Kühlsolekreislauf. Es ist bekannt, dass Heizkreisläufe gelegentlich entlüftet werden müssen, da sich Luft im System ansammeln kann. Meist geschieht dies durch Undichtigkeiten an erhöhten Stellen im Heizkreislauf, bei denen eine Undichtigkeit in Verbindung mit Unterdruck zum Ansaugen von Luft in den Wasserkreislauf führt. In manchen Fällen handelt es sich auch um Luft, die in Nachfüllwasser gelöst ist und die bei dessen Erwärmung freigesetzt wird. Dasselbe gilt für Sole-Split-Anlagen, bei denen sich Sole im Heizkreis befindet.
  • Befindet sich Luft im System, führt dies oftmals zu Funktionsstörungen und Schäden an Anlagenkomponenten durch Korrosionsprozesse. Gerade Bauteile mit Verschleißteilen wie zum Beispiel Umwälzpumpen sind hiervon betroffen. Außerdem werden Umwälzabläufe durch etwaige Luftpolster behindert und die Wärmeverteilung an sich gestört oder sogar unterbrochen. Verbunden sind die Fehlfunktionen dabei oftmals mit Fließ- und Kavitationsgeräuschen. Gebräuchlich sind daher Entlüfter, mit denen solche Luft aus dem System entfernt werden kann. Problematisch werden solche Entlüfter dann, wenn sich nicht nur Luft im System befindet.
  • In neueren Kältekreisen, zum Beispiel in Wärmepumpen, werden keine Sicherheitskältemittel mehr verwendet, sondern entzündliche natürliche Arbeitsfluide wie z.B. R290 und R1270. Deren Arbeitsdruck ist sowohl auf der Wärme aufnehmenden Seite als auch auf der Wärme abgebenden Seite regelmäßig höher als der übliche Druck in Heizkreisläufen. Je nach Schaltung und Betriebsweise können Leckagen im Kondensator oder Verdampfer daher zum Austritt von gasförmigem brennbarem Arbeitsfluid aus dem Kältekreis in den Heiz-oder Solekreislauf führen. Dies würde nachfolgend beim Entlüften dazu führen, dass ein zündfähiges Gemisch austreten könnte. Das darf aus Sicherheitsgründen keinesfalls geschehen. Dasselbe gilt natürlich auch für herkömmliche, brennbare Kältemittel wie z.B. R32, sofern solche noch zur Anwendung gelangen.
  • Im Stand der Technik verhindert man dies durch Verwendung von doppelwandigen Edelstahl-Wärmetauschern als Kondensatoren und Verdampfer. Im Falle einer Leckage tritt das brennbare Arbeitsfluid in den Zwischenraum der beiden Wandungen ein und wird dort separat abgesaugt und einer Nachbehandlung unterworfen. Diese Nachbehandlung kann auch entfallen, wenn es einen sicheren Weg in die Atmosphäre gibt, bei dem eine Vermischung mit Luft in einer Menge erfolgt, dass sich ein zündfähiges Gemisch nicht bilden kann. Der Zwischenraum beträgt dabei meist nur wenige Zehntelmillimeter. Diese Bauformen sind aber einerseits teuer und andererseits behindem sie den Wärmeübergang, weil der Zwischenraum wie eine Wärmedämmung wirkt, sie verringern also den erreichbaren Wirkungsgrad. Im Übrigen können Leckagen auch beide Wände betreffen.
  • Wünschenswert wäre es deshalb, wenn auf die doppelwandigen Wärmeübertrager verzichtet und im Falle von Leckagen das in den Heiz- oder Solekreislauf eingetretene Arbeitsfluid sicher abgeschieden werden könnte. Das abzuscheidende Arbeitsfluid kann dabei entweder in gelöster Form oder in Form von Gasblasen vorliegen, im Falle von Gasblasen handelt es sich bei sehr kleinen Leckagen dabei um sehr feine Gasblasen.
  • Hierfür wird vom Verfahren der Austreibung Gebrauch gemacht, was vor allem im Bereich der Trinkwasseraufbereitung und der Grundwassersanierung Stand der Technik ist. Im Falle der Trinkwasseraufbereitung sei hierbei auf die DE 91 06 125 U1 , die DE 10 2006 056 188 A1 und die DE 10 2017 107 143 A1 verwiesen. Meist mit dem Ziel der Entsäuerung, vor allem im Rahmen der Kohlensäure-Strippung und/oder zur Strippung von leichtflüchtigen Substanzen, wie Kohlenwasserstoffen, Lösemitteln oder Radon, wird hierbei Luft von unten in einen mit Trinkwasser gefüllten Behälter gedrückt und oberhalb des Wasserspiegels wieder entnommen.
  • Probleme bereitet dabei einerseits die Neigung zum Aufschäumen. In vielen Fällen muss der Flüssigkeit daher ein Entschäumer zugesetzt werden. In den meisten Fällen handelt es sich bei diesen Vorgängen um Batch-Betriebsweisen, kontinuierliche Verfahren leiden darunter, dass Tropfen und Schaum, beim Einsatz von Entschäumer auch das Entschäumungsmittel von der Strömung mitgerissen werden. Hierzu bedarf es ggf. weiterer Abscheidemittel.
  • Die Flüchtigkeit von Kohlenwasserstoffen wird in wässrigen Lösungen durch den Henry-Koeffizienten beschrieben, der stark temperaturabhängig ist. Während es in Trinkwasser oft erwünscht ist, dass der Sauerstoffgehalt hoch und der Kohlendioxidgehalt niedrig ist, muss in Heizkreisläufen der Sauerstoffgehalt möglichst gering sein, um Korrosion zu vermeiden. Aus diesem Grund können die für die Trinkwasserstrippung entwickelten Konzepte für die Entfernung von kohlenwasserstoffhaltigen Kontaminationen des Heizkreiswassers nicht verwendet werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abscheidung entzündlicher Gase in einem Heizungskreislauf oder Kühlsolekreislauf bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Austreibvorrichtung für ein Gas aus einem Wärmeträgerfluid der Klima-Heizungs-Lüftungstechnik, aufweisend
    • einen als Blasensäule ausgestalteten Behälter mit zwei Anschlüssen für einen ein Wärmeträgerfluid-führenden Kreislauf und einem Anschluss für Austreibgas,
    • Mittel zur Trennung von Gasbestandteilen und Flüssigkeit unter Zurückhaltung der Flüssigkeit im Wärmeträgerfluid-führenden Kreislauf,
    • ferner mindestens einen Abzug für abgeschiedene Gasbestandteile, wobei
    • ein Abzug für Austreibgas im oberen Bereich des Behälters vorgesehen ist,
    • im unteren Bereich des Behälters eine Aufgabe- oder Abzugsvorrichtung für Wärmeträgerfluid und eine Aufgabevorrichtung (6) für Abtreibgas (4) vorgesehen sind,
    • im oberen Bereich des Behälters eine Auffang- oder Zugabevorrichtung für Wärmeträgerfluid vorgesehen ist,
    • die Auffangvorrichtung für Wärmeträgerfluid mit einer Aufgabe- oder Abzugsvorrichtung für Wärmeträgerfluid aus dem Behälter verbunden ist.
  • In einer speziellen Ausgestaltung ist vorgesehen
    • ein als Blasensäule (7) ausgestalteter Behälter (3) mit zwei Anschlüssen für einen ein Wärmeträgerfluid-führenden Kreislauf und einem Anschluss für Austreibgas (4), aufweisend
    • Mittel zur Trennung von Gasbestandteilen und Flüssigkeit unter Zurückhaltung der Flüssigkeit im Wärmeträgerfluid-führenden Kreislauf,
    • ferner mindestens einen Abzug für abgeschiedene Gasbestandteile (12),
    • wobei ein Abzug für Austreibgas im oberen Bereich des Behälters (3) vorgesehen ist, und
    • im unteren Bereich des Behälters (3) eine Aufgabevorrichtung für Wärmeträgerfluid und eine Aufgabevorrichtung (6) für Abtreibgas (4) vorgesehen sind,
    • im oberen Bereich des Behälters eine Auffangvorrichtung (8, 9) für Wärmeträgerfluid vorgesehen ist, die mit einem Abzug (10) für Wärmeträgerfluid aus dem Behälter (3) verbunden ist.
  • In weiteren Ausgestaltungen ist vorgesehen, dass
    • als Auffangvorrichtung für Wärmeträgerfluid ein Überlauf mit einem Siphon als Gasverschluss vorgesehen ist,
    • als Zugabevorrichtung für Austreibgas ein Lochboden oder ein poröser Keramikkörper vorgesehen ist,
    • als Mittel zur Trennung von Gasbestandteilen ein Nebelabscheider oder Tropfenabscheider vorgesehen ist,
    • als Abzug für abgeschiedene Gasbestandteile ein Regelventil vorgesehen ist.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass oberhalb des Nebel- oder Tropfenabscheiders ein Leervolumen im Blasensäulebehälter als Beruhigungszone vorgesehen ist, und in dieser Beruhigungszone ein Messgerät zur kontinuierlichen Messung der Konzentration brennbarer Gasbestandteile sowie zum Druck vorgesehen ist. Weiterhin ist vorgesehen, dass bei einem Anstieg der Konzentration zur unteren Zündgrenze hin die eingebrachte Abscheidegasmenge erhöht wird, indem das Messsignal auf einen Kompressor gegeben wird, dessen Förderleistung solange erhöht wird, bis die Konzentration brennbarer Gasbestandteile wieder sinkt. Weiterhin ist vorgesehen, dass über die Messung des Absolutdrucks das erhaltene Druckmesssignal zur Steuerung eines Regelventils zum Ablassen des Abgases betätigt wird.
  • Die Flüssigkeit des Heizungskreislaufs oder Kühlsolekreislaufs und der zugegebene Gasstrom werden in der Blasensäule im Gleichstrom aufwärts oder im Gegenstrom abwärts geführt. Hierbei findet einerseits ein Stoffaustausch zwischen den in der Flüssigkeit gelösten Gasen und den Gasblasen statt, andererseits verbinden sich die feinen Blasen, die durch die Leckage in die Flüssigkeit gelangt sind, mit den aufsteigenden Blasen durch Koagulation. Die Blasensäule hat dabei eine solche Höhe, dass die Gasblasen des Austreibgases sich beim Aufstieg vergrößern und sich auch miteinander verbinden, d.h. koagulieren.
  • Die erzeugten Blasen haben dabei typischerweise eine Größe zwischen 2 und 5 Millimeter und steigen mit einer Geschwindigkeit in der Blasensäule 7, die geringfügig höher ist als die Aufstiegs- oder Abstiegsgeschwindigkeit des strömenden Wärmeträgerfluids. Hierbei geben sie gelöste entzündbare Bestandteile in die Blasen ab und die Blasen nehmen feinperlig gelöste entzündliche Gasblasen aus dem Wärmeträgerfluid auf.
  • Im Normalfall wird ein homogenes Blasenregime angestrebt, sofern in seltenen Fällen größere Mengen entzündlichen Gases auszutreiben sind, kann die Blasenmenge soweit erhöht werden, dass ein heterogenes Blasenregime entsteht, was den Stoffaustausch verbessert, jedoch auch mehr Kompressionsenergie benötigt.
  • Die Strömungsquerschnitte sind so ausgelegt, dass die Aufstiegsgeschwindigkeit der Blasen die der strömenden Flüssigkeit übersteigt. Typische Behälterhöhen für die vorgesehene Verwendung betragen zwischen 0,4 und 4 Meter.
  • Rohrleitungen im Heizungsbau werden üblicherweise auf eine Strömungsgeschwindigkeit von 0,5 bis 5 Meter pro Sekunde ausgelegt. In der Blasensäule ist der Querschnitt so aufzuweiten, dass sich typischerweise eine Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit auf 0,05 bis 0,2 Meter pro Sekunde einstellt. Da ein Teil des Rohrquerschnitts für Gasblasen benötigt wird, vergrößert sich für die aufsteigende Flüssigkeit entsprechend der erforderliche Behälterdurchmesser. Um einen möglichst großen Regelungsbereich abzudecken, ist die Behälterquerschnittsfläche bezogen auf die Nenn-Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit mindestens zu verdoppeln.
  • Im oberen Teil der Blasensäule wird die Flüssigkeit durch einen Überlauf mit Siphon abgezogen. Bei der Regelung der Austreibgasmenge ist bei Mengenregulierung durch Druckerhöhung zu beachten, dass die Flüssigkeit in der Blasensäule nicht soweit verdrängt wird, dass der Überlauf und der Siphon trocken fallen. Einer Erhöhung der Austreibgasmenge durch Druckerhöhung muss daher ein entsprechender Gasabzug folgen, außerdem müssen die Druckverhältnisse im Heiz- bzw. Solekreislauf entsprechend angeglichen werden.
  • Die Erfindung betrifft auch das Verfahren zum Austreiben und Abscheiden der gasförmigen oder gelösten Gase aus dem Wärmeträgerfluid eines Heizungskreislaufs oder Kühlsolekreislaufs der Klima-Heizungs-Lüftungstechnik mittels der oben beschriebenen Vorrichtung. Hierbei ist vorgesehen, dass
    • ein Wärmeträgerfluid in einer Blasensäule zusammen mit einem Austreibgas unter erhöhtem Druck mit Gasblasen in Kontakt gebracht wird und
    • das beladene Austreibgas vom gereinigten Wärmeträgerfluid im oberen Bereich der Blasensäule getrennt wird und beide getrennt voneinander aus der Blasensäule abgezogen werden.
    • die Zugabemenge an Austreibgas in die Blasensäule dadurch geregelt wird, dass eine Messung der Konzentration entzündlicher Bestandteile vor dem Abzug des Austreibgases aus der Blasensäule erfolgt,
    • wobei die Zugabemenge an Austreibgas soweit erhöht oder verringert wird, dass die Konzentration bezüglich der Zündgrenze vor dem Abzug sicher unterschritten wird.
  • Praktisch wird also die Konzentration oberhalb der Flüssigkeitsabscheidung gemessen und die Gasmenge wird ggf. erhöht, was durch Ansteuerung eines Kompressors geschieht, sofern ein solcher verwendet wird. Falls Druckluft verwendet werden kann, kann auch einfach ein Druckregelventil geöffnet werden. Hierbei sind aber stets die Druckverhältnisse im gesamten System zu berücksichtigen.
  • In einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Wärmeträgerfluid in einer Blasensäule (7) zusammen mit einem Austreibgas im Gleichstrom aufwärts mit Gasblasen in Kontakt gebracht wird. Ebenfalls möglich ist, dass in unterschiedlichen Fällen eine Umschaltung von Gegenstrombetrieb auf Gleichstrombetrieb vorgesehen wird.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Betrieb im Bypass zum Hauptstrom des Heizungs- und Kühlsolekreislaufs erfolgt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Betrieb in regelmäßigen Zeitintervallen erfolgt, wobei die Intervalle beendet werden, wenn kein entzündliches Gas in der Messung 15 ermittelt wird.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Prinzipskizzen näher erläutert. Hierbei zeigen:
    • Fig. 1 eine Austreibvorrichtung für den ständigen oder intermittierenden Gleichstrombetrieb,
    • Fig. 2 eine Austreibvorrichtung für den ständigen oder intermittierenden Gegenstrombetrieb.
  • Fig. 1 zeigt eine Austreibvorrichtung mit einem Wärmeträgerfluid-Zulauf 1, einem Drei-Wege-Abzweigventil 2 für Wärmeträgerfluid aus einer Hauptleitung in einen Blasensäulebehälter 3, in den ein Wärmeträger-Fluidstrom eingeleitet wird und der eine Wärmeträgerfluid-Flüssigkeitssäule aufweist. In diesen Blasensäulebehälter 3 wird Austreibgas 4 durch einen Kompressor 5 und einen Begaser 6 in die Blasensäule 7 eingeleitet.
  • Im oberen Bereich befindet sich ein Überlauf 8, der in einen Siphon 9 mündet. Das von entzündlichen Gasen befreite Wärmeträgerfluid wird aus dem Siphon 9, der einen Gasabschluss bildet vom Wärmeträgerfluid-Abzug 10 abgezogen und über das Drei-Wege-Zulaufventil 11 wieder in den Hauptstrom zurückgeführt. Das entgaste Wärmeträgerfluid 12 wird danach bestimmungsgemäß weiterverwendet.
  • Oberhalb des Überlaufs 8 befindet sich über der Blasensäule 7 der Tropfenabscheider 13, oberhalb des Tropfenabscheiders 13 befindet sich eine Beruhigungszone 14 mit einer Vorrichtung zur Konzentrations- und Druckmessung 15. Die Druckmessung regelt ein Druckregelventil, das mit dem Abgasstrom 17 verbunden ist, die Konzentrationsmessung prüft, ob sich die Konzentration entzündlicher Gase unterhalb der Zündgrenze befindet. Je nach dem gemessenen Absolutdruck muss dabei auf die Zündgrenze nach der Entspannung des Abgases 17 abgestellt werden.
  • Ein entsprechendes Signal wird auf den Kompressor 5 gegeben, der die Abscheidegasmenge entsprechend erhöht oder verringert. Sollte die maximal einstellbare Gasmenge nicht ausreichen, um Zündfähigkeit sicher zu vermeiden, muss die Umlaufmenge des Wärmeträgerfluids entsprechend reduziert werden.
  • Sofern als Austreibgas Luft verwendet wird und es sich bei dem auszutreibenden Gas um ein ungiftiges und klimaunschädliches Alkan handelt, kann das Abgas gefahrlos ins Freie geleitet werden.
  • Fig. 2 zeigt die gleiche Anordnung, bei der das Wärmeträgerfluid im Gegenstrom zu dem Abtreibgas geführt wird. In diesem Fall ist die Strömungsgeschwindigkeit entsprechend herabzusetzen, damit stets gewährleistet ist, dass die Blasen aufsteigen und sich keine Staugebiete einstellen. Der Vorteil ist dabei, dass sich die Verweilzeit der Blasen in der Blasensäule verlängert und ein höherer Stoffaustausch erreicht werden kann. Die Blasensäule kann daher verkürzt dimensioniert werden. Das Wärmeträgerfluid wird dabei von oben über den Siphon 9 und den Überlauf 8 aufgegeben und unterhalb der Aufgabe für Abtreibgas im Abzug 10 abgezogen.
  • Selbstverständlich können die in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Anordnungen auch kombiniert werden, so dass in einigen Fällen Gegenstrombetrieb und in anderen Fällen Gleichstrombetrieb möglich ist, ferner kann auch vorgesehen werden, dass nur ein Teilstrom aus dem Heizungs- oder Kühlsolekreislauf abgezogen wird und die Austreibung des entzündlichen Gases im Bypass erfolgt. Die entsprechenden Rohrleitungsverschaltungen sind hier nicht gezeigt. Ebenfalls möglich ist, dass die Austreibung nur in Intervallen erfolgt und nur dann fortlaufend weiterbetrieben wird, wenn sich bei der Messung der Konzentration im abgeschiedenen Austreibgas überhaupt entzündliche Gase finden. Ebenfalls möglich ist es, den Gas-Flüssigkontakt durch Packungen oder Einbauten zu verstärken.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Wärmeträgerfluid-Zulauf
    2
    Drei-Wege-Abzweigventil
    3
    Blasensäulebehälter
    4
    Austreibgas
    5
    Kompressor
    6
    Begaser
    7
    Blasensäule
    8
    Überlauf
    9
    Siphon
    10
    Wärmeträgerfluid-Abzug
    11
    Drei-Wege-Zulaufventil
    12
    Entgastes Wärmeträgerfluid
    13
    Tropfenabscheider
    14
    Beruhigungszone
    15
    Konzentrations- und Druckmessung
    16
    Druckregelventil
    17
    Abgas

Claims (14)

  1. Austreibvorrichtung für ein Wärmeträgerfluid der Klima-Heizungs-Lüftungstechnik, aufweisend
    - einen als Blasensäule (7) ausgestalteten Behälter (3) mit zwei Anschlüssen für einen ein Wärmeträgerfluid-führenden Kreislauf und einem Anschluss für Austreibgas (4),
    - Mittel zur Trennung von Gasbestandteilen und Flüssigkeit unter Zurückhaltung der Flüssigkeit im Wärmeträgerfluid-führenden Kreislauf,
    - ferner mindestens einen Abzug für abgeschiedene Gasbestandteile (12),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - ein Abzug für Austreibgas im oberen Bereich des Behälters (3) vorgesehen ist,
    - im unteren Bereich des Behälters (3) eine Aufgabe- oder Abzugsvorrichtung für Wärmeträgerfluid und eine Aufgabevorrichtung (6) für Abtreibgas (4) vorgesehen sind,
    - im oberen Bereich des Behälters eine Auffang- oder Zugabevorrichtung (8, 9) für Wärmeträgerfluid vorgesehen ist,
    - die Auffangvorrichtung für Wärmeträgerfluid mit einem Abzug (10) für Wärmeträgerfluid aus dem Behälter (3) verbunden ist.
  2. Austreibvorrichtung nach Anspruch 1, aufweisend
    - einen als Blasensäule (7) ausgestalteten Behälter (3) mit zwei Anschlüssen für einen ein Wärmeträgerfluid-führenden Kreislauf und einem Anschluss für Austreibgas (4),
    - Mittel zur Trennung von Gasbestandteilen und Flüssigkeit unter Zurückhaltung der Flüssigkeit im Wärmeträgerfluid-führenden Kreislauf,
    - ferner mindestens einen Abzug für abgeschiedene Gasbestandteile (12),
    - wobei ein Abzug für Austreibgas im oberen Bereich des Behälters (3) vorgesehen ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - im unteren Bereich des Behälters (3) eine Aufgabevorrichtung für Wärmeträgerfluid und eine Aufgabevorrichtung (6) für Abtreibgas (4) vorgesehen sind,
    - im oberen Bereich des Behälters eine Auffangvorrichtung (8, 9) für Wärmeträgerfluid vorgesehen ist, die mit einem Abzug (10) für Wärmeträgerfluid aus dem Behälter (3) verbunden ist.
  3. Austreibvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Auffangvorrichtung für Wärmeträgerfluid ein Überlauf (8) mit einem Siphon (9) als Gasverschluss vorgesehen ist.
  4. Austreibvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Aufgabevorrichtung (6) für Austreibgas ein Lochboden oder ein poröser Keramikkörper vorgesehen ist.
  5. Austreibvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Trennung von Gasbestandteilen ein Nebelabscheider oder Tropfenabscheider (13) vorgesehen ist.
  6. Austreibvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Abzug für abgeschiedene Gasbestandteile ein Regelventil (16) vorgesehen ist.
  7. Austreibvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Nebel- oder Tropfenabscheiders (13) ein Leervolumen im Behälter (3) als Beruhigungszone (14) vorgesehen ist.
  8. Austreibvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen des Drucks im Austreibgas (4) vor der Aufgabevorrichtung (6) für Austreibgas ein regelbarer Kompressor (5) vorgesehen ist, mit dem Austreibgasmenge und Austreibgasdruck eingestellt werden können.
  9. Austreibvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Gasweg zwischen dem Mittel (13) zur Trennung von Gasbestandteilen und Flüssigkeit im Behälter und dem Regelventil (16) am Abzug für Abtreibgas eine Messvorrichtung (15) für die kontinuierliche Messung von Druck und Konzentration entzündlicher Gasbestandteile vorgesehen ist.
  10. Verfahren zum Austreiben und Abscheiden von entzündlichen gasförmigen oder gelösten Gasen aus dem Wärmeträgerfluid eines Heizungskreislaufs oder Kühlsolekreislaufs der Klima-Heizungs-Lüftungstechnik in einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
    - ein Wärmeträgerfluid in einer Blasensäule (7) zusammen mit einem Austreibgas mit Gasblasen unter erhöhtem Druck in Kontakt gebracht wird und
    - das beladene Austreibgas vom gereinigten Wärmeträgerfluid im oberen Bereich der Blasensäule getrennt wird und beide getrennt voneinander aus der Blasensäule abgezogen werden.
    - die Zugabemenge an Austreibgas in die Blasensäule dadurch geregelt wird, dass eine Messung (15) der Konzentration entzündlicher Bestandteile vor dem Abzug (17) des Austreibgases aus der Blasensäule erfolgt,
    - wobei die Zugabemenge an Austreibgas (4) soweit erhöht oder verringert wird, dass die Konzentration bezüglich der Zündgrenze vor dem Abzug (17) sicher unterschritten wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgerfluid in einer Blasensäule (7) zusammen mit einem Austreibgas im Gleichstrom aufwärts mit Gasblasen in Kontakt gebracht wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschaltung von Gegenstrombetrieb auf Gleichstrombetrieb in Abhängigkeit der abzuscheidenden Gasmengen entzündlichen Gases vorgesehen wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb im Bypass zum Hauptstrom des Heizungs- und Kühlsolekreislaufs erfolgt.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb in regelmäßigen Zeitintervallen erfolgt, wobei die Intervalle beendet werden, wenn kein entzündliches Gas in der Messung 15 ermittelt wird.
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